黄土公路隧道衬砌参数影响性状分析

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1、第27卷第11期岩土工程学报Vol.27No.112005年11月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringNov.,2005黄土公路隧道衬砌参数影响性状分析12赵占厂，谢永利（1.路桥集团桥梁技术有限公司，北京100102；2.长安大学公路学院，陕西西安710064）摘要：针对黄土公路隧道常采用模筑混凝土强支护型式，利用数值仿真技术分析了衬砌混凝土强度、厚度和考虑龄期与否对围岩及隧道衬砌结构的影响。研究表明：混凝土强度提高对围岩和衬砌结构影响不大；存在一个“合理经济”的衬砌厚度；仿真计算中是否考虑混凝土龄期对衬砌轴力影响较大。

2、关键词：黄土公路隧道；衬砌；性状分析+中图分类号：TU942文献标识码：A文章编号：1000–4548(2005)11–1291–05作者简介：赵占厂(1973–)，男，工学博士,主要从事岩土工程与隧道工程方面设计和研究工作。Performanceanalysisofloesshighwaytunnelaffectedbyliningparameters12ZHAOZhan-chang,XIEYong-li(1.BridgeTechnologyCorporationofRoadandBridgeGroup,Beijing100102,China;2.Highway

3、CollegeofChang’anUniversity,Xi’an710064,China)Abstract:Withregardtothestrongsupporttypeofcast-in-placeconcreteoftenadoptedinloesshighwaytunnels,theinfluencesofstrength,thicknessandageofconcreteonsurroundingrockandliningstructurewereanalyzedbyuseofnumericalimitationtechnology.Theresult

4、sshowedthattheinfluencesofconcretestrengthonthesoilandliningwerenotgreat,therewasrationalandeconomicalthicknessofthelining,andtheageofconcretehadlargeeffectonaxialforceoflining.Keywords:loesshighwaytunnel;lining;performanceanalysis0引言期提高黄土公路隧道衬砌设计水平。“新奥法”的基本思想是充分保护围岩，发挥围岩的自承能力，在岩石隧道中有

5、着广泛应用。但是对1计算模型及参数于黄土公路隧道，由于黄土强度相对较低，开挖扰动1.1本构模型及参数后变形较大，加之公路隧道大跨径、大断面和扁坦状土体采用邓肯–张模型，泊松比的计算采用了旦等特点，“强支护”仍是黄土公路隧道施工指导原则之尼尔提出的较简单的Vt随应力水平直线变化的公式，一。具体作法通常是利用整体性较好和刚度较大的模衬砌本构关系采用线弹性。程序计算中对加卸荷判断、筑混凝土作为支护手段。文献[1]研究了工程因素对黄固结压力作用历史、应力修正以及中主应力问题也作[2]土洞室的影响，结果表明：衬砌由三铰拱变为无铰拱了相应的考虑，土体计算参数如表1。混凝土采用

6、时，围岩压力仅增加4%～7%，有仰拱的洞室周围土线弹性本构关系，拱圈和边墙混凝土泊松比取0.167，7体位移显著减小，围岩压力显著增加；当衬砌已经有仰拱标号C15，弹性模量取2.0×10kPa，泊松比取一定厚度后，继续增加衬砌厚度，围岩压力增加不明0.167。2n显，洞室围岩压力与衬砌截面厚度近似呈双曲线关系；é(1--sinj)()sssùæö133Et=-êú1Rfakpç÷，(1)围岩压力与衬砌材料变形模量呈双曲线关系；采用低ë2cpcosj+2sjsinûèø3a模量回弹材料作为回填层对减小围岩压力是有利的，(s--sj)(1sin)13但洞周土体位移将增

7、加。由于研究背景的差异使得这ut=uuui+-()ifi，(2)2ccosj+2sjsin3些成果并不能完全指导黄土公路隧道的设计施工，针næös3对黄土公路隧道衬砌参数影响性状的研究分析较少，Eur=kpuraç÷。(3)pèøa论文利用数值仿真技术手段分析衬砌混凝土强度、厚───────度和考虑龄期与否对围岩及隧道衬砌结构的影响，以收稿日期:2004–12–161292岩土工程学报2005年表1隧道土体计算参数Table1Parametersofsoilinthetunnel-3土体参数天然容重/（kN·m）niknkurRfc/kPaj/(°)nif数值18

8、.50.2